使用可再生電能將CO2還原為CO的過程能夠提供一種多功能中間體用于合成多種多樣的化學品和燃料。但是經濟性的規模化CO2還原為CO需要在選擇性和催化活性之間權衡,因此需要人們發展和設計高效率催化劑解決權衡的局限性。
有鑒于此,電子科技大學夏川教授、大連理工大學肖建平研究員等報道Cu修飾單原子Sb和Pd構筑的催化劑能夠高效率的活化和轉化CO2制備CO。
本文要點
(1)
設計的三元金屬單原子合金催化劑(Cu92Sb5Pd3)在中性電解液電催化還原CO2制備CO的反應中得到100 %的選擇性,電流密度達到-402 mA cm-2,電流密度達到-1 A cm-2,性能超過了目前大多數報道的貴金屬催化劑。催化劑在-100 mA cm-2電流密度能夠長期穩定工作528 h,而且CO法拉第效率達到95 %。
(2)
原位光譜表征和理論計算研究結果說明Sb/Pd單原子和Cu載體之間存在顯著電荷重新分布,而且Sb和Pd單原子能夠協同的將Cu的電子結構發生移動,促進電催化生成CO,并且阻礙HER電催化反應。而且這些集體性的相互作用能夠穩定催化劑。這些研究結果說明Sb/Pd摻雜Cu金屬能夠在溫和反應條件進行CO2電解,這有助于解決大規模CO2還原制備CO的貴金屬需求。
參考文獻
Xue, J., Dong, X., Liu, C. et al. Turning copper into an efficient and stable CO evolution catalyst beyond noble metals. Nat Commun 15, 5998 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-50436-4
https://www.nature.com/articles/s41467-024-50436-4